JP4712136B2

JP4712136B2 - 主軸台移動形ｃｎｃ自動旋盤

Info

Publication number: JP4712136B2
Application number: JP10839098A
Authority: JP
Inventors: 鉄男高橋
Original assignee: 株式会社ツガミ
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2018-04-20
Also published as: JPH11300527A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主軸で保持されたワークに対して旋削作業に加えてホブ切り作業（ホブによる歯車の歯切り作業）を行うことができる主軸台移動型ＣＮＣ自動旋盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホブ加工を必要とするワークを主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤（主軸台移動形コンピュータライズド・ニューメリカル・コントロール自動旋盤）により棒材から生産する場合、まずワーク（棒材）に対して主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤で、歯車加工を除いた他の加工（旋削、ミリング、ドリリング等）を行った後、このワークを突っ切って切り離し、次いで、ホブ盤等の歯車加工機械にセットし直し、歯車加工を行っていた。
【０００３】
したがって、以下のような欠点がある。
１．主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤による加工と歯車加工機械による加工の少なくとも２種類の工程を必要とするために、加工に手間と時間がかかっていた。特に、ワークの歯車部分と他の加工部分の位相関係が決まっている場合は、このワークを歯車加工機械にセットする際、これらの位相合わせを正確に行わなければならず、更に大きな手間と時間がかかっていた。
２．自動旋盤の他に歯車加工機械を必要とするため、設備費とその分の工場設置面積を必要とする。
３．ワークをＣＮＣ自動旋盤から歯車加工機械にチャッキングし直さなければならないため、加工精度が悪くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、主軸で保持されたワークの旋削作業に加えてホブ切り作業を行うことができる主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤は、
ワークを保持する回転可能な主軸を有し該主軸の軸方向へ移動可能な主軸台と、
前記主軸の前方に、該主軸に対して左右方向及び上下方向へ移動可能に設けられた刃物台と、
モータと、前記刃物台に固定されたベースと、先端にホブ工具を装着したホブカッタ軸を前記モータにより軸線と同軸に回転可能に支持するホブホルダと、該ホブホルダを該軸線上の一点を中心にして前記ベースに対して旋回させる旋回手段と、該ホブホルダの旋回角を設定する旋回角設定手段と、該ホブホルダを所定の旋回位置に固定する固定手段とを含み、前記ホブ工具を前記ワークの歯車形成部に対して所定の進み角に設定し、該ホブ工具で該歯車形成部に歯切りを行う第１の装置と、
回転可能な工具と前記回転可能な工具を回転させるモータとを備え、前記回転可能な工具をモータによって回転させて、前記ワークを加工するための第２の装置と、
前記ワークを加工するための複数の外径ツールと、
を備え、
前記複数の外径ツールは、前記刃物台の前記左右方向の一端側に、前記上下方向に並んで取り付けられ、
前記第１の装置の前記モータは、前記ホブ工具の後方に配置され、
前記第２の装置の前記モータは、前記回転可能な工具の後方に配置され、
前記第１の装置と前記第２の装置とは、前記ホブ工具の前後方向と前記回転可能な工具の前後方向とが前記左右方向に沿うように、かつ、前記刃物台の前記左右方向の他端側に前記上下方向に並んで前記刃物台に取り付けられた、
ことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明のＣＮＣ自動旋盤のホブ加工装置を示す概略図、図２はホブ加工装置を取り付けた刃物台の正面図、図３はホブ加工を行う状態を示す加工部の概略平面図、図４及び図５はホブ加工を行うワーク、及び図６はエンドミル加工と歯切りの位相合わせのフローチャートである。
【０００７】
図１乃至３を参照して、１は主軸台で、ベッド（図示せず）の上に矢印Ｚ軸方向に移動可能に載せられている。主軸台１は、主軸３を回転自在に支持し、主軸３のチャック４によってワーク（棒材）Ｗを保持するようになっている。主軸台１にはビルトインモータ２が内蔵されており、ビルトインモータ２によって主軸３は回転駆動される。主軸台１にはナット５が取り付けられ、このナット５は主軸３の回転軸に平行に延びるボールネジ６と螺合し、Ｚ軸サーボモータ７によりボールネジ６を回転駆動することによって主軸台１はＺ軸方向へ移動する。支持台８が主軸台１の前方でベッドに取り付けられている。支持台８には主軸１と共軸にガイドブッシュ９が備えられ、ワークＷが外径ツール等で加工されるとき、切削力によってたわむことがないようにワークＷを案内している。
【０００８】
１０は長方形の刃物台で、中央に縦方向に長い大略長方形の大きな長穴１１が開けられ、ここに後記するようにホブ工具や外径ツール等の刃物を受けるようになっている。刃物台１０は、主軸台１の前方に設置され、主軸３の回転軸に直交する垂直面上を左右方向（図２のＸ軸方向）及び上下方向（図２のＹ軸方向）に移動することができるようになっている。また、これらの移動は、主軸台１の駆動手段と同様にサーボモータとボールネジから成る駆動手段（図示せず）によって行われる。
【０００９】
図２は主軸台１の前方から刃物台１０を見た図（図１の矢印Ａ方向から見た図）で、刃物台１０の右側にバイト等の外径ツール１２が複数本（図では５本）上下に所定の間隔をもって取り付けられ、左側の長穴１１の下方に本発明によるホブ加工装置１５が取り付けられている。またホブ加工装置１５の上方にエンドミル２０、ドリル２１、タップ２２等の工具を主軸３の回転軸に直交して回転自在に取り付けた３軸クロスドリル装置１９が設けられている。これら工具は、装置１９に取りつけられた３軸クロスドリル駆動モータ２６によって回転される。なお、刃物台１０に対するこれら工具の配置はこれに限定されることはなく、自由である。
【００１０】
次に、ホブ加工装置１５について説明する。図３に示すように、このホブ加工装置は、ホブホルダ１８、ホブカッタ軸１７、フランジ部２４及びホブ駆動モータ２５を有する。図２に示すように、刃物台１０の左側下方にベース２３が固定されており、その水平上面の大略中央部に旋回ピン３２が立設されている。ホブホルダ１８が、その下面の大略中央部で、且つ、後記するホブカッタ軸１７の軸線Ｅ−Ｅ上の一点において旋回ピン３２に枢支され、ベース２３上で水平に旋回可能になっている。ホブホルダ１８は、先端にホブ工具１６を取りつけたホブカッタ軸１７を回転可能に装着している。フランジ部２４が、ホブホルダ１８の、ホブ工具１６の反対側に設けられている。ホブ駆動モータ２５はこのフランジ部２４に固定され、ホブカッタ軸１７を回転駆動するようになっている。
【００１１】
図３に示すように、ホブホルダ１８に、ホブカッタ軸１７の軸線Ｅ−Ｅの支持台８と反対側に、２つの長穴３１，３１が、ほぼこの軸線Ｅ−Ｅに沿って間隔を置いて形成されている。これらの長穴３１，３１に挿通される取付ボルト３０，３０がベース２３の上面にねじ込まれている。これらの取付ボルト３０，３０は、例えば頭部３０ａ，３０ａを有する六角穴付きボルトから成り、それらの緊締・弛緩によりホブホルダ１８をベース２３に固定・弛緩する。ホブホルダ１８は、旋回ピン３２を中心にして旋回でき、図３ではホブカッタ軸１７の軸線Ｅ−Ｅが水平な直線Ｘ−Ｘに対して反時計方向（矢印Ｂ）へθ回転し、ホブ工具１６の歯筋がワークＷの軸線Ｚ−Ｚと平行になるようにしてワークＷに平歯車を加工する状態を示している。長穴３１，３１は、ホブホルダ１８の旋回を可能にするために軸線Ｅ−Ｅに対してほぼ横方向に扇形に延びている。ここで、取付ボルト３０，３０及び長穴３１，３１は固定手段を構成し、旋回ピン３２は旋回手段を構成する。
【００１２】
ベース２３の取付ボルト３０，３０間の部分にストッパピン３４が立設され、ホブホルダ１８にこのストッパピン３４が挿入される穴３５が形成されている。この穴３５の大きさは、ホブホルダ１８が旋回運動を行った際にストッパピン３４に干渉しないように設定されている。ホブホルダ１８の、支持台８と反対側の側壁に、三角形の切欠部４０が形成されており、この切欠部４０から穴３５へ向けて旋回調整ねじ３３がその先端でストッパピン３４に当接するようにねじ込まれている。
【００１３】
取付ボルト３０，３０をゆるめ、旋回調整ねじ３３をストッパピン３４に向けて進ませると、ストッパピン３４は固定のため旋回調整ねじ３３は進んだ分だけ戻ることになり、この結果、ホブホルダ１８は旋回ピン３２を中心にして矢印Ｂの反時計方向に旋回することになる。ここで旋回調整ねじ３３、ストッパピン３４及び穴３５は旋回角設定手段を構成する。旋回調整ねじ３３の回転量に応じて、ホブホルダ１８の傾角θを調整することができ、ホブ工具１６を所望の進み角に設定できる。この進み角の設定が終わったら、取付ボルト３０，３０を締め付けてホブホルダ１８をベース２３、即ち、刃物台１０に固定する。この傾角θ、即ちホブ工具１９の進み角は、フランジ部２４の外表面に形成した突起部３６上に形成されたポインタ（矢印）３７とベース２３に取り付けられたプレート３９に形成された角度目盛り３８によって表示されるようになっている。
【００１４】
４２は、ビルトインモータ２の回転とホブ駆動モータ２５との回転を同期させる回転同期制御装置である。即ち、この装置は、主軸３とホブカッタ軸１７との回転をホブ工具１６による歯切りのために同期制御させるものである。
【００１５】
次に、ホブ工具１６による平歯車の歯切りを説明する。まず、ホブカッタ軸１７に所定のホブ工具１６を取りつける。次いで、図３に示すようにワークＷの軸線Ｚ−Ｚに対してホブ工具１６の歯筋が平行となるようにホブカッタ軸１７の軸線Ｅ−Ｅの角度を調整する。この調整を行うには、前記したごとく取付ボルト３０，３０をゆるめてホブホルダ１８をベース２３からフリーの状態とし、旋回調整ねじ３３を廻すことによってホブホルダ１８を旋回ピン３２を中心にして矢印Ｂのごとく反時計方向に旋回させる。ここで取付ボルト３０，３０を再度締めつける。これによりホブホルダ１８が位置決めされ、かつ旋回しないように固定される。次いで、刃物台１０をＸ軸及びＹ軸方向に移動させ、ホブ工具１６をワークＷの歯車形成部に整合した図３の状態にする。この状態で、ホブカッタ軸１７及びホブ工具１６を回転させ、それに同期して主軸３及びワークＷを回転させ、ホブ工具１６をワークＷに切り込み（図３では紙面の表から裏に向けてホブ工具１６を移動する）、主軸台１をＺ軸方向へ移動させることにより、ワークＷに対し平歯車の歯切りを行うことができる。ここで、ホブホルダ１８の旋回角θは各種変化させることができ、ホブ工具１６もホブカッタ軸１７を制御することによって各種制御できるので、これを用いて加工されるワークの歯車も平歯車に限らずハス歯、マガリ歯など各種の歯車が加工できる。更にモジュール、歯数もいろいろに変化させることもできるので、あらゆる歯車の加工ができる。
【００１６】
なお、ホブホルダ１８を矢印Ｂと反対方向に旋回させるには取付ボルト３０，３０をゆるめ、旋回調整ねじ３３を前記と逆に回す。これによって旋回調整ねじ３３とストッパピン３４との間に隙間ができるので、手でホブホルダ１８を時計方向に廻すことによって簡単に上記の反対方向の旋回を行うことができる。なお、旋回調整ねじ３３の先端が常にストッパピン３４に自動的に圧接するように矢印Ｂと反対方向に、例えば、ばねによって弾性的に付勢させるようにしてもよい。
【００１７】
次に図４及び図５に示すワークＷを参照し、図６に示すフローチャートに基づき、エンドミル加工と歯切りの位相合せについて説明する。図４はワークＷに加工される歯車部分Ｗ１とエンドミル加工部分Ｗ２を示した正面図で、図５は図４のＤ−Ｄ断面図である。ワークＷには歯車部分Ｗ１とエンドミル加工部分（切り落とし部分）Ｗ２があり、図５から分かるようにエンドミル加工部分Ｗ２は平行な２面となっており、この面の延長線Ｆと歯底Ｗ３から垂直に立ち上がる線Ｇとが平行となるような位相となっている。なお、図４，５では歯切りされる歯も示されている。
【００１８】
図６のフローチャートを参照して、ステップＳ１で、まず、刃物台１０をＹ軸移動させて所定の外径ツール１２を選択し、次いで刃物台１０をＸ軸移動させて外径ツール１２を切り込ませてワークＷの外径を削る旋削加工を行う。旋削加工が終了すると、主軸３を定位置に停止させる（ステップＳ２）。主軸３を定位置に停止させる手段は、例えば主軸オリエンテーション等で主軸３を定位置に停止させ、ロックピン等で固定する公知の手段を用いることができる。ステップＳ３で、刃物台１０をＹ軸移動させてエンドミル２０をワークＷの近くへ移動させ、３軸クロスドリル駆動モーター２６でエンドミル２０を回転させながらワークＷの一面に対しエンドミル加工を行う。エンドミル加工により一面が切り落とされたら、ステップＳ４で主軸３を１８０°だけ回転させて（主軸の１８０゜割り出し）ステップＳ２と同様に停止させる。ステップＳ５で、ステップＳ３と同様にエンドミル２０でエンドミル加工を行うことにより反対面の切り落としが行われ、平行する一対の切り落とし部Ｗ２が加工される。ステップＳ６では、再び外径ツール１２により歯車を加工する箇所の外径部分を旋削する。
【００１９】
旋削加工が終了すると、ステップＳ７で主軸３を原点に復帰させ（主軸原点復帰）、ホブカッタ軸１７を原点に復帰させる（ホブカッタ軸原点復帰）。次いで、ステップＳ８では、図５に示すようにエンドミル２０で加工した切り落とし部分Ｗ２の面（線Ｆ）がこれからホブ加工する歯底Ｗ３（線Ｇ）と位相が一致しているかどうかを判断し、位相が一致している場合はステップＳ９のごとく、回転同期制御装置４２により主軸３とホブカッタ軸１７を同期させて回転させる。位相が一致していない場合は、ステップＳ１０のごとく、位相が一致するまで主軸３の回転角を制御する（主軸位置シフト）。位相が一致したら前記したステップＳ９に移行し、回転同期制御装置４２により主軸３とホブカッタ軸１７を同期して回転させる。主軸３とホブカッタ軸１７が同期回転し、ホブ工具１６がワークＷに切り込むことによりステップＳ１１のホブ加工が行われ、ＥＮＤになる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤によれば、次のような効果がある。
１．主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤で、平歯車からハス歯、マガリ歯など各種の歯車が加工できるので、ホブ盤等の歯車加工機械が不要となり、設備費とその分の工場設置面積を必要としない。
２．主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤で、ホブ加工を同時に加工することにより、工程間のワークの搬送とホブ盤へのローディング時間・アンローディング時間が不要となり、加工時間が短縮されるとともに再チャッキングすることがないため、ワークの加工精度が向上する。
３．ホブ加工とエンドミル加工を同一機械で行うことにより、エンドミル加工面と歯車の谷との位相を容易にかつ正確に合わせることができ、複雑な形状のワークを加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤のホブ加工装置を示す概要図である。
【図２】ホブ加工装置を取りつけた刃物台の正面図である。
【図３】ホブ加工を行う状態を示す加工部の平面図である。
【図４】ワークＷから製造される歯車部分Ｗ１とエンドミル加工部分Ｗ２の正面図である。
【図５】図４のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】本発明に基づくワークの旋削、エンドミル加工、ホブ加工のフローチャートである。
【符号の説明】
１主軸台
３主軸
１０刃物台
１１長穴
１５ホブ加工装置
１６ホブ工具
１７ホブカッタ軸
１８ホブホルダ
２３ベース
２４フランジ部
２５ホブ駆動モータ
３０取付ボルト
３１長穴
３２旋回ピン
３３旋回調整ねじ
３４ストッパピン
３５穴
３６突起部
３７ポインタ（矢印）
３８目盛り
３９プレート
４０切欠部
４２回転同期制御装置
Ｗワーク
Ｗ１歯車部分
Ｗ２切り落とし部分
Ｗ３歯底

Claims

ワークを保持する回転可能な主軸を有し該主軸の軸方向へ移動可能な主軸台と、
前記主軸の前方に、該主軸に対して左右方向及び上下方向へ移動可能に設けられた刃物台と、
モータと、前記刃物台に固定されたベースと、先端にホブ工具を装着したホブカッタ軸を前記モータにより軸線と同軸に回転可能に支持するホブホルダと、該ホブホルダを該軸線上の一点を中心にして前記ベースに対して旋回させる旋回手段と、該ホブホルダの旋回角を設定する旋回角設定手段と、該ホブホルダを所定の旋回位置に固定する固定手段とを含み、前記ホブ工具を前記ワークの歯車形成部に対して所定の進み角に設定し、該ホブ工具で該歯車形成部に歯切りを行う第１の装置と、
回転可能な工具と前記回転可能な工具を回転させるモータとを備え、前記回転可能な工具をモータによって回転させて、前記ワークを加工するための第２の装置と、
前記ワークを加工するための複数の外径ツールと、
を備え、
前記複数の外径ツールは、前記刃物台の前記左右方向の一端側に、前記上下方向に並んで取り付けられ、
前記第１の装置の前記モータは、前記ホブ工具の後方に配置され、
前記第２の装置の前記モータは、前記回転可能な工具の後方に配置され、
前記第１の装置と前記第２の装置とは、前記ホブ工具の前後方向と前記回転可能な工具の前後方向とが前記左右方向に沿うように、かつ、前記刃物台の前記左右方向の他端側に前記上下方向に並んで前記刃物台に取り付けられた、
ことを特徴とする主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤。